花卉種苗設施栽培的現狀和發展趨勢

吳 瑤，周 榮

（佛山科學技術學院，廣東 佛山 510000）

1 設施栽培的概念

設施栽培是人為地利用現代設備，以適合植物生長發育的最佳環境為要求，在植物生長過程中控制適合植物生長的光、熱、水、氣、肥等一系列的外界環境，降低自然環境對植物的影響，實現反季節栽培的一種農業生產方式。

2 花卉設施栽培的當前發展狀態

2.1 國外研究進展

國外花卉設施栽培的發展以古羅馬帝國為最早，15世紀—16世紀，英國、荷蘭、法國和日本建造簡易的溫室，進行一些簡單的栽培；17世紀，法國、德國制作由玻璃制作的溫室；19世紀中葉，興起溫室建筑業；20世紀后，相繼在日本、荷蘭、美國出現單屋面溫室、高級溫室，直至70年代后形成一套完整規范的技術體系。目前從世界設施農業發展來看，荷蘭、以色列、美國、日本等國的花卉業相對發達，也較重視設施栽培在花卉上的應用。其中，荷蘭已經實現了高度自動化的現代化園藝栽培技術。據統計，荷蘭無土栽培已超過總栽培面積的70%，已成為世界上在花卉設施栽培方面首屈一指的國家。

2.2 國內研究進展

由于我國花卉行業起步較遲，在種植品種、設施裝備、栽培技術、產量、品質、周年供應等方面與國外相比仍有很大差距，尤其是設施農業。我國的花卉消費量相對較低，是國內花卉發展最主要的瓶頸。我國花卉科研水平較低，科研與生產脫節現象嚴重，多年來一直依靠進口國外花卉品種。

近年來，我國的花卉種植面積、花卉產業的產值迅速增加，花卉生產越來越趨向于高品質，設施栽培也勢在必行。但我國花卉設施栽培起步較晚，盆栽花卉的產量質量和效益與花卉生產發達國家相比，存在著較大差距，主要問題是設施栽培規模小、生產效率低、產品質量差、經濟效益差。

3 花卉植物工廠種苗高效繁育

3.1 影響種苗生長和品質的環境因子

種苗生長和品質受到光照、溫度、濕度、營養（礦物質元素、生長調節劑、有機添加劑等）、外植體狀態等因素的影響。

3.2 種苗轉化體系構建

運用能顯著影響種苗的環境因子，優化種苗的遺傳轉化體系，通過愈傷組織誘導及與其適合條件共培優化，研究植物種苗環境適應性的理想模型。自20世紀以來，植物基因工程發展飛速，利用轉基因技術培育新品種已成為現代育種的重要途徑，主要有農桿菌介導法、基因槍轉化法、聚乙二醇介導法、電激法、顯微注射法、花粉管通道法等方法，以葉片、體細胞胚、莖段、花器官等外植體誘導愈傷組織，建立起高效穩定的再生和遺傳轉化體系。目前，已建立遺傳轉化體系的花卉種類有牡丹、百合、菊花、月季、香石竹、芍藥、水仙、紅掌、一品紅、石蒜等。

3.3 種苗雜交后代表型智能篩選技術

雜交育種是農作物品種選育的傳統手段。雜交育種是找到控制作物最佳性狀的基因，對其進行標記，在后代中檢測追蹤，從而有目的地對單一目標性狀進行基因改良，大大提高了育種效率和精準度。以基因家族代替單個基因為單位隨機分配訓練集和測試集數據，以解決“進化依賴”造成的模型“過擬合”問題。接著進一步利用多種算法對模型進行解析獲得基因表達的關鍵DNA基序。深度學習模型通過模擬分子生物學過程，可以在自然群體中預測直接造成表型的因果變異，而非和因果變異緊密連鎖的變異。室內植物表型監測如圖1所示。

圖1 室內植物表型監測及其分析對象（徐凌翔等，2020）Fig.1 Phenotypic monitoring and analysis objects of indoor plants

3.4 試管開花技術

試管開花技術是以植物體上具有繁殖性的器官和試管苗為材料，運用適合植物的培養基配方和激素，使之形成花器官的過程。試管花卉通?？梢酝ㄟ^試管內形成花芽、試管外形成花芽2種方式獲得。試管內形成花芽是通過對組培苗進行花芽誘導。試管外形成花芽是將花芽作為外植體在試管內誘導開花。試管開花具有受外界環境影響較小、成花時間較短、觀賞性較強等特點。

目前，能應用此項技術的約有30多個科、100多種植物。20世紀40年代，我國學者羅偉在培養菟絲子莖尖時，發現其能夠在試管中成花，這是我國首次關于試管開花的研究報道。自此以后有關植物試管開花的報道越來越多，報道的對象多為雙子葉植物，也有少數單子葉植物及裸子植物。一年多次花芽分化的花卉植物比較適宜進行試管開花研究，比如石斛、一串紅、石竹、月季、菊花花卉等。蘭花試管開花實驗如圖2所示。

圖2 蘭花試管開花實驗圖示Fig.2 Diagram of test tube flowering experiment of orchid

4 未來花卉設施農業的發展

當前國內基于物聯網的水肥氣熱的精準設施控制技術還處于初步研究階段，生產效率還有待進一步提高。近年來，由于政府的高度重視，不斷加大設施農業的投入,科研單位和企業也更加重視花卉智慧農業的發展，產業的精準度、智能化和提質增效進程加快。未來花卉設施生產結合水肥一體化技術、LED光質調控技術、CO2加富技術等環境智能化調控和立體視覺、高光譜、近紅外等圖像識別和品質檢測技術等，進而建立花卉種苗的標準化、智能化生產和表型組學輔助育種技術，以及設施栽培環境精準調控、營養供給精準調控、花期精準調控、品質精準調控等關鍵技術和云平臺數據庫，從而最終實現花卉設施智能化生產管控技術，降低生產成本，提升花卉的觀賞品質、藥用品質和商品品質。